Test probu - Test probe
Bir test sondajı bağlantı için kullanılan fiziksel bir cihazdır elektronik test ekipmanları a testi altında, cihazın (DUT). Test probları, çok basit, sağlam cihazlardan karmaşık, pahalı ve kırılgan olan karmaşık problara kadar çeşitlilik gösterir. Spesifik tipler arasında test ürünleri , osiloskop probları ve akım probları bulunur . Bir test probu genellikle prob, kablo ve sonlandırma konektörünü içeren bir test ucu olarak sağlanır.
Gerilim
Gerilim probları, DUT'ta bulunan gerilimleri ölçmek için kullanılır. Yüksek doğruluk elde etmek için, test cihazı ve probu ölçülen voltajı önemli ölçüde etkilememelidir. Bu, alet ve prob kombinasyonunun DUT'u yüklemeyecek kadar yeterince yüksek bir empedans sergilemesini sağlayarak gerçekleştirilir. AC ölçümleri için, empedansın reaktif bileşeni dirençten daha önemli olabilir.
Basit test uçları
Tipik bir voltmetre probu , bir ucunda voltmetreye uyan bir konnektöre sahip olan tek telli bir test ucundan ve diğer ucunda hem tutacak hem de sonda gövdesini içeren sert, boru şeklinde bir plastik bölümden oluşur. Kol, bir kişinin ölçümü etkilemeden (elektrik devresinin bir parçası haline gelerek) veya elektrik çarpmasına neden olabilecek tehlikeli voltajlara maruz kalmadan probu tutmasına ve yönlendirmesine izin verir . Sonda gövdesi içinde tel, DUT ile temas eden sert, sivri uçlu bir metal uca bağlanır. Bazı problar, bir timsah klipsinin uca takılmasına izin verir , böylece probun, yerinde tutulmasına gerek kalmayacak şekilde DUT'a bağlanmasını sağlar.
Test uçları, esnek kalmalarını sağlamak için genellikle ince telli tellerden, birkaç amper elektrik akımı iletmeye yetecek kadar tel ölçülerinden yapılır . İzolasyon hem esnek olacak hem de voltmetrenin maksimum giriş voltajından daha yüksek bir kırılma voltajına sahip olacak şekilde seçilmiştir. Çok sayıda ince tel ve kalın yalıtım, teli sıradan bağlantı telinden daha kalın hale getirir.
Gerilim, akım ve dirençler ve kapasitörler gibi iki uçlu bileşenleri ölçmek için iki prob birlikte kullanılır. DC ölçümleri yaparken, hangi probun pozitif ve hangisinin negatif olduğunu bilmek gereklidir, bu nedenle, problar geleneksel olarak pozitif için kırmızı ve negatif için siyah renklidir. Gereken doğruluğa bağlı olarak, DC'den birkaç kilohertz'e kadar değişen sinyal frekanslarında kullanılabilirler .
Hassas ölçümlerin yapılması gerektiğinde (örneğin, çok düşük voltajlar veya çok düşük veya çok yüksek dirençler) kalkanlar, korumalar ve dört terminalli Kelvin algılama gibi teknikler (ölçüm akımını taşımak ve voltajı algılamak için ayrı kablolar kullanarak) Kullanılmış.
Cımbız probları
Cımbız probları, birbirine yakın pimler arasındaki voltajları veya diğer elektronik devre parametrelerini ölçmek için tek elle çalıştırılan bir cımbız mekanizmasına sabitlenmiş bir çift basit probdur .
Pogo pimleri
Yaylı problar (" pogo pimleri " olarak da bilinir ), test noktalarına, bileşen uçlarına ve DUT'un (Test Altındaki Cihaz) diğer iletken özelliklerine temas etmek için elektrik test fikstürlerinde kullanılan yaylı pimlerdir. Bu problar, onlarca yıl hizmette kalabilecek test fikstürlerinde kolay değiştirilmelerine olanak sağlamak için genellikle prob soketlerine bastırarak takılır ve binlerce DUT'u otomatik test ekipmanında test eder .
Osiloskop probları
Osiloskoplar, nispeten kararlı miktarlarda sayısal değerler veren diğer cihazların aksine, değişen elektriksel büyüklüklerin anlık dalga biçimini gösterir.
Kapsam araştırmaları iki ana kategoriye ayrılır: pasif ve aktif. Pasif osiloskop probları, transistörler gibi aktif elektronik parçalar içermez, bu nedenle harici güç gerektirmezler.
Sıklıkla dahil edilen yüksek frekanslar nedeniyle, osiloskoplar normalde DUT'a bağlanmak için basit kablolar ("uçan uçlar") kullanmazlar. Uçan kablolar büyük olasılıkla parazit alabilir, bu nedenle düşük seviyeli sinyaller için uygun değildirler. Ayrıca, uçan uçların endüktansı, onları yüksek frekanslı sinyaller için uygunsuz hale getirir. Bunun yerine, sinyali probun ucundan osiloskoba iletmek için koaksiyel bir kablo kullanan özel bir skop probu kullanılır . Bu kablonun iki ana faydası vardır: Sinyali harici elektromanyetik girişimden korur, düşük seviyeli sinyaller için doğruluğu artırır; ve uçan uçlardan daha düşük bir endüktansa sahiptir, bu da probu yüksek frekanslı sinyaller için daha doğru hale getirir.
Koaksiyel kablo, uçan uçlardan daha düşük endüktansa sahip olmasına rağmen, daha yüksek kapasitansa sahiptir: tipik bir 50 ohm kablonun metre başına yaklaşık 90 pF'si vardır. Sonuç olarak, bir metrelik yüksek empedanslı direkt (1 ×) koaksiyel prob, devreyi yaklaşık 110 pF'lik bir kapasitans ve 1 megohm'luk bir dirençle yükleyebilir.
Osiloskop probları, genlik yanıtının 3 dB düştüğü frekans limitleri ve / veya yükselme süreleri ile karakterize edilir . Bunlar şu şekilde ilişkilidir (yuvarlak şekillerde)
Bu nedenle, 50 MHz'lik bir probun yükselme süresi 7 ns'dir. Bir osiloskop ve bir prob kombinasyonunun cevabı şu şekilde verilir:
Örneğin, 50 MHz'lik bir kapsamı besleyen 50 MHz'lik bir sonda, 35 MHz'lik bir sistem verecektir. Bu nedenle, genel sistem tepkisi üzerindeki etkiyi en aza indirmek için daha yüksek bir frekans limitine sahip bir sonda kullanmak avantajlıdır.
Pasif sondalar
Yüklemeyi en aza indirmek için zayıflatıcı problar (örneğin, 10 × problar) kullanılır. Tipik bir prob, kablo kapasitansı ve osiloskop girişi ile RC kompanzasyonlu bir bölücü yapmak için düşük değerli bir kapasitör tarafından şöntlenmiş 9 megaohm serisi bir direnç kullanır. RC zaman sabitleri eşleşecek şekilde ayarlanır. Örneğin, 9 megaohm serisi direnç, 110 mikrosaniyelik bir zaman sabiti için 12,2 pF kapasitör tarafından şöntlenir. 20 pF (toplam kapasitans 110 pF) ve 1 megohm'luk skop girişine paralel olarak 90 pF'lik kablo kapasitansı da 110 mikrosaniye'lik bir zaman sabiti verir. Uygulamada, operatörün düşük frekanslı zaman sabitini tam olarak eşleştirebilmesi için bir ayarlama olacaktır (probu telafi etmek olarak adlandırılır). Zaman sabitlerinin eşleştirilmesi, zayıflamayı frekanstan bağımsız hale getirir. Düşük frekanslarda ( R'nin direncinin C'nin reaktansından çok daha az olduğu ), devre dirençli bir bölücü gibi görünür; daha yüksek frekanslarda (reaktanstan çok daha büyük direnç), devre kapasitif bir bölücü gibi görünür.
Sonuç, 12 pF ile şöntlenmiş yaklaşık 10 megaohm'luk bir yük sunan mütevazı frekanslar için frekans dengelemeli bir probtur. Böyle bir sonda bir gelişme olsa da, zaman ölçeği birkaç kablo geçiş süresine düştüğünde çalışmaz (geçiş süresi tipik olarak 5 ns'dir). Bu zaman diliminde, kablo karakteristik empedansına benzer ve osiloskop girişindeki iletim hattı uyumsuzluğundan ve çınlamaya neden olan probdan yansımalar olacaktır. Modern skop probu, 10 × probun birkaç yüz megahertz'de iyi performans göstermesini sağlamak için kayıplı düşük kapasitans iletim hatları ve gelişmiş frekans şekillendirme ağları kullanır. Sonuç olarak, tazminatı tamamlamak için başka ayarlamalar da vardır.
Doğrudan bağlı bir test probu (1 × prob olarak adlandırılır), istenmeyen uç kapasitansını test edilen devre boyunca yerleştirir. Tipik bir koaksiyel kablo için yükleme, metre başına 100 pF düzeyindedir (tipik bir test ucunun uzunluğu).
Zayıflatıcı problar, bir zayıflatıcı ile kapasitif yüklemeyi en aza indirir, ancak cihaza iletilen sinyalin büyüklüğünü azaltır. 10X'lik bir zayıflatıcı, kapasitif yükü yaklaşık 10'luk bir faktör azaltacaktır. Zayıflatıcı, tüm ilgili frekans aralığı üzerinde doğru bir orana sahip olmalıdır; enstrümanın giriş empedansı zayıflayıcının bir parçası haline gelir. Dirençli bölücüye sahip bir DC zayıflatıcı, kondansatörlerle desteklenir, böylece frekans tepkisi ilgili aralıkta öngörülebilirdir.
RC zaman sabiti eşleştirme yöntemi, korumalı kablonun geçiş süresi ilgili zaman ölçeğinden çok daha az olduğu sürece çalışır. Bu, korumalı kablonun bir indüktörden ziyade topaklanmış bir kapasitör olarak görülebileceği anlamına gelir. 1 metrelik bir kabloda geçiş süresi yaklaşık 5 ns'dir. Sonuç olarak, bu sondalar birkaç megahertz'e kadar çalışacak, ancak bundan sonra iletim hattı etkileri soruna neden olacak.
Yüksek frekanslarda, prob empedansı düşük olacaktır.
En yaygın tasarım, prob ucuyla seri olarak 9 megaohm direnç ekler. Sinyal daha sonra, kapasitans ve zil sesini en aza indirmek için tasarlanmış özel bir kayıplı koaksiyel kablo üzerinden prob başlığından osiloskopa iletilir . Bu kablonun icadı Tektronix için çalışan bir mühendis olan John Kobbe'ye kadar izlendi . Direnç, kablo kapasitansının DUT'a uygulayacağı yükü en aza indirmeye yarar. Osiloskobun normal 1 megaohm giriş empedansı ile seri olarak, 9 megohm direnç 10 × voltaj bölücü oluşturur, bu nedenle bu tür problar normalde ya düşük başlıklı (aktif) problar ya da 10 × problar olarak bilinir , genellikle X veya x harfiyle basılmıştır. çarpma işareti yerine ve genellikle "on-çarpı sonda" olarak konuşulur.
Osiloskop girişinin 1 megaohm direncine paralel olarak bir miktar parazitik kapasitansı olduğundan, 9 megohm direncinin , 'kapsamın parazitik kapasitansıyla şiddetli bir RC alçak geçiren filtre oluşturmasını önlemek için bir kapasitör tarafından da atlanması gerekir . Baypas kapasitansının miktarı, osiloskobun giriş kapasitansı ile dikkatlice eşleştirilmelidir, böylece kapasitörler ayrıca 10 kat voltaj bölücü oluşturur. Bu şekilde, prob, DC'den (dirençler tarafından sağlanan zayıflama ile) çok yüksek AC frekanslarına (kapasitörler tarafından sağlanan zayıflama ile) eşit bir 10 × zayıflama sağlar.
Geçmişte, prob kafasındaki baypas kapasitörü ayarlanabilirdi (bu 10 kat zayıflamayı elde etmek için). Daha modern prob tasarımları , kafada 9 megaohm direnci sabit değerli bir baypas kapasitörüyle birleştiren lazerle kesilmiş kalın film elektronik devre kullanır; daha sonra osiloskobun giriş kapasitansına paralel olarak küçük bir ayarlanabilir kapasitör yerleştirirler. Her iki durumda da prob, tüm frekanslarda tek tip zayıflama sağlayacak şekilde ayarlanmalıdır. Bu, probu telafi etmek olarak adlandırılır . Telafi, genellikle 1 kHz'lik bir kare dalganın incelenmesi ve osiloskop en kare dalga şeklini gösterene kadar telafi kapasitörünün ayarlanmasıyla gerçekleştirilir. Bir osiloskop girişine her 10: 1 prob takıldığında prob kompanzasyonunun yapılması gerektiğinden, çoğu osiloskopun ön panellerinde 1 kHz kalibrasyon kaynağı vardır. Daha yeni, daha hızlı problar daha karmaşık telafi düzenlemelerine sahiptir ve bazen daha fazla ayar gerektirebilir.
Çok yüksek voltajlarda (25 kV'a kadar) kullanım için özelleştirilmiş bazı tasarımların yanı sıra 100 × pasif problar da mevcuttur.
Pasif problar genellikle bir BNC konektörü kullanarak osiloskoba bağlanır . Çoğu 10 × prob, DUT'ta yaklaşık 10-15 pF ve 10 megaohm'luk bir yüke eşdeğerdir, 100 × problar ise tipik olarak 100 megohm yük ve daha küçük bir kapasitans sunar ve bu nedenle devreyi daha az yükler.
Lo Z probları
Z 0 probları, düşük empedanslı , çok yüksek frekanslı devrelerde kullanılan özel bir düşük kapasitanslı pasif prob türüdür . Tasarım olarak 10 × pasif problara benzerler, ancak çok daha düşük empedans seviyelerinde. Prob kabloları genellikle 50 ohm'luk bir karakteristik empedansa sahiptir ve eşleştirilmiş 50 ohm (1 megohm yerine) giriş empedansı olan osiloskoplara bağlanır. Yüksek empedanslı osiloskop probları, geleneksel 1 megohm osiloskop için tasarlanmıştır, ancak 1 megohm giriş empedansı yalnızca düşük frekanstadır; giriş empedansı, probun bant genişliği boyunca sabit bir 1 megaohm değildir, bunun yerine frekansla birlikte azalır. Örneğin, bir Tektronix P6139A giriş empedansı 10 kHz'nin üzerine düşmeye başlar ve 100 MHz'de yaklaşık 100 ohm'dur. Yüksek frekanslı sinyaller için farklı bir prob tekniği gereklidir.
Yüksek frekanslı bir osiloskop, dürbündeki yansımaları en aza indiren, girişinde eşleşen bir yük (genellikle 50 ohm) sunar. Eşleşen bir 50-ohm iletim hattı ile problama, yüksek frekans performansı sunacaktır, ancak çoğu devreyi gereksiz yere yükleyecektir. Yüklemeyi en aza indirmek için bir zayıflatıcı (dirençli bölücü) kullanılabilir. Uçta, bu problar 450 ohm (10 x zayıflama için) veya 950 ohm (20 x zayıflama için) seri direnç kullanır. Tektronix, 450 ohm serisi dirençli 9 GHz bant genişliğine sahip 10 × bölücü bir prob satmaktadır. Bu problara dirençli bölücü problar da denir, çünkü 50 ohm iletim hattı tamamen dirençli bir yük sunar.
Z, 0 adı belirtir karakteristik empedansı osiloskop ve kablo. Eşleşen empedanslar, eşsiz bir pasif probun elde edebileceğinden daha iyi yüksek frekans performansı sağlar, ancak prob ucunun DUT'a sunduğu düşük 500 ohm'luk yük pahasına. Prob ucundaki parazitik kapasitans çok düşüktür, bu nedenle çok yüksek frekanslı sinyaller için Z 0 probu, herhangi bir hi-Z probundan ve hatta birçok aktif probdan daha düşük yükleme sunabilir .
Prensipte bu tip prob, herhangi bir frekansta kullanılabilir, ancak DC'de ve daha düşük frekanslarda devreler, genellikle, probun düşük 500 veya 1000 ohm'luk prob empedansı tarafından kabul edilemez şekilde yüklenebilecek yüksek empedanslara sahiptir. Parazitik empedanslar çok yüksek frekanslı devreleri düşük empedansta çalışacak şekilde sınırlar, bu nedenle prob empedansı daha az sorun teşkil eder.
Etkin kapsam araştırmaları
Aktif osiloskop probları , prob kafasına monte edilmiş yüksek empedanslı yüksek frekanslı bir amplifikatör ve ekranlı bir elektrot kullanır. Amplifikatörün amacı kazanç değil, test edilen devre ile osiloskop ve kablo arasında izolasyondur (tamponlama), devreyi sadece düşük kapasitans ve yüksek DC direnci ile yüklemek ve osiloskop girişini eşleştirmek. Aktif problar genellikle test edilen devre tarafından 1 megohm dirençle paralel olarak 1 pikofarad veya daha az kapasitans olarak görülür. Problar, osiloskop girişinin karakteristik empedansına uygun bir kabloyla osiloskoba bağlanır. Tüp bazlı aktif problar, yüksek frekanslı katı hal elektroniklerinin ortaya çıkmasından önce, katot izleyici amplifikatör olarak küçük bir vakum tüpü kullanılarak kullanıldı .
Aktif probların, tüm uygulamalar için pasif probları değiştirmelerini engelleyen birkaç dezavantajı vardır:
- Pasif problardan birkaç kat daha pahalıdırlar.
- Güç gerektirirler (ancak bu genellikle osiloskop tarafından sağlanır).
- Dinamik aralıkları sınırlıdır, bazen 3 ila 5 volt kadar düşüktür ve sinyal veya elektrostatik deşarj nedeniyle aşırı gerilimden zarar görebilirler .
Birçok aktif prob, aşırı DC seviyeli voltajların ölçülmesine izin vermek için kullanıcının bir ofset voltajı sunmasına izin verir. Toplam dinamik aralık hala sınırlıdır, ancak kullanıcı merkez noktasını ayarlayabilir, böylece örneğin, -2.5 ila +2.5 yerine sıfır ila beş volt aralığındaki voltajlar ölçülebilir.
Doğal düşük voltaj değerleri nedeniyle, operatör güvenliği için yüksek voltaj yalıtımı sağlamaya çok az ihtiyaç vardır. Bu, aktif prob kafalarının son derece küçük olmasına izin vererek, onları modern yüksek yoğunluklu elektronik devrelerle kullanım için çok uygun hale getirir.
Pasif problar ve mütevazı bir aktif prob tasarımı, Williams tarafından bir uygulama notunda tartışılmıştır.
Tektronix P6201, DC'den 900 MHz'e kadar aktif bir FET probudur.
Aşırı yüksek frekanslarda, modern bir dijital kapsam, kullanıcının 50GS / s, 20 GHz performansı elde etmek için DUT'a bir preamp lehimlemesini gerektirir.
Diferansiyel problar
Diferansiyel problar, diferansiyel sinyalleri elde etmek için optimize edilmiştir . Ortak mod reddetme oranını (CMRR) en üst düzeye çıkarmak için , diferansiyel problar, genel zayıflama, frekans tepkisi ve zaman gecikmesi açısından eşleşen, mümkün olduğunca hemen hemen aynı olan iki sinyal yolu sağlamalıdır.
Geçmişte bu, osiloskopta veya yakınında bir diferansiyel amplifikatör aşaması gerektiren iki sinyal yollu pasif sondalar tasarlayarak yapılırdı . (Çok az sayıda erken prob, diferansiyel amplifikatörü vakum tüpleri kullanarak oldukça hacimli bir prob kafasına taktı.) Katı hal elektroniklerindeki gelişmelerle, diferansiyel amplifikatörü doğrudan prob kafasına yerleştirmek pratik hale geldi ve bu da gereksinimleri büyük ölçüde kolaylaştırdı. sinyal yolunun geri kalanı (artık diferansiyel yerine tek uçlu hale geldiğinden ve sinyal yolunda parametreleri eşleştirme ihtiyacı ortadan kalktığından). Modern bir diferansiyel prob, genellikle DUT üzerindeki uygun iki noktaya aynı anda dokunmak için operatör tarafından ayarlanabilen iki metal uzantıya sahiptir. Böylelikle çok yüksek CMRR'ler mümkün kılınmıştır.
Ek prob özellikleri
Tüm osiloskop probları, probu devrenin referans voltajına topraklamak (topraklamak) için bazı kolaylıklar içerir. Bu genellikle prob kafasından toprağa çok kısa bir saç örgüsü teli bağlanarak gerçekleştirilir. Topraklama telindeki endüktans, gözlemlenen sinyalde bozulmaya neden olabilir, bu nedenle bu tel mümkün olduğunca kısa tutulur. Bazı problar, herhangi bir tel yerine küçük bir zemin ayağı kullanır ve toprak bağlantısının 10 mm kadar kısa olmasını sağlar.
Çoğu sonda, çeşitli "uçların" kurulmasına izin verir. Sivri uç en yaygın olanıdır, ancak test noktasına sabitlenebilen kancalı uçlu bir yakalama sondası veya "test kancası" da yaygın olarak kullanılmaktadır. İçinde girintiler bulunan küçük bir plastik yalıtım ayağına sahip olan uçlar, çok ince aralıklı entegre devreleri araştırmayı kolaylaştırabilir ; girintiler IC uçlarının aralığı ile eşleşir, probu kullanıcının elinin titremesine karşı stabilize eder ve böylece istenen pimle teması sürdürmeye yardımcı olur. Çeşitli ayak stilleri, IC uçlarının çeşitli adımlarını barındırır. Diğer aletlerin probları için farklı tipte uçlar da kullanılabilir.
Bazı problar bir basma düğmesi içerir. Düğmeye basmak, sinyalin bağlantısını keser (ve 'kapsama bir zemin sinyali gönderir) veya' kapsamın izi başka bir şekilde tanımlamasına neden olur. Bu özellik, kullanıcının osiloskop ekranında probları ve izleri ilişkilendirmesine izin verdiği için aynı anda birden fazla prob kullanıldığında çok kullanışlıdır.
Bazı prob tasarımlarında BNC'yi çevreleyen ek pimler bulunur veya bir BNC'den daha karmaşık bir konektör kullanır. Bu ekstra bağlantılar, probun osiloskoba zayıflatma faktörünü (10 ×, 100 ×, diğer) bildirmesini sağlar. Osiloskop daha sonra, probun neden olduğu zayıflamayı ve diğer faktörleri otomatik olarak hesaba katmak için kullanıcı ekranlarını ayarlayabilir. Bu ekstra pimler, aktif problara güç sağlamak için de kullanılabilir.
Bazı × 10 problar "× 1 / × 10" anahtarına sahiptir. "× 1" konumu, zayıflatıcı ve dengeleme ağını atlar ve × 10 ile zayıflatıldığında kapsamın hassasiyet sınırının altında olabilecek çok küçük sinyallerle çalışırken kullanılabilir.
Değiştirilebilirlik
Standartlaştırılmış tasarımları nedeniyle, herhangi bir üreticinin pasif probları (Z 0 probları dahil ) genellikle herhangi bir osiloskopla kullanılabilir (ancak otomatik okuma ayarı gibi özel özellikler çalışmayabilir). Voltaj bölücülü pasif problar, belirli bir kapsam ile uyumlu olmayabilir. Kompanzasyon ayar kondansatörü, yalnızca küçük bir osiloskop giriş kapasitans değerleri aralığında kompanzasyona izin verir. Prob kompanzasyon aralığı osiloskop giriş kapasitansı ile uyumlu olmalıdır.
Öte yandan, aktif problar, güç gereksinimleri, ofset voltaj kontrolleri, vb. Nedeniyle neredeyse her zaman satıcıya özgüdür. Prob üreticileri bazen, problarının herhangi bir osiloskopla kullanılmasına izin veren harici amplifikatörler veya takılabilir AC güç adaptörleri sunar.
Yüksek voltajlı problar
Bir yüksek gerilim prob aksi ölçmek için çok yüksek, hatta ölümcül olacak ölçü voltajlarına sıradan voltmetre sağlar. Bunu , prob gövdesi içindeki hassas bir voltaj bölücü devresi ile giriş voltajını güvenli, ölçülebilir bir seviyeye düşürerek yapar .
100 kV'a kadar olan problar tipik olarak , devre yükünü en aza indirmek için yüzlerce veya binlerce megaohm giriş direncine sahip bir direnç voltaj bölücü kullanır . Son derece düşük voltaj katsayılarına sahip dirençler kullanılarak, probun çalışma sıcaklığında tutarlı ve hassas bir bölme oranı sağlayan eşleştirilmiş setlerde yüksek doğrusallık ve doğruluk elde edilir. Voltmetreler, probun bölücü oranını etkili bir şekilde değiştiren giriş direncine ve bir RC devresi oluşturmak için probun direnci ile birleşen parazitik kapasitansa sahiptir ; bunlar telafi edilmeden bırakılırsa sırasıyla DC ve AC doğruluğunu kolayca azaltabilir. Bu etkileri azaltmak için, gerilim bölücü probları genellikle frekans yanıtını iyileştiren ve farklı sayaç yükleri için kalibre edilmelerine izin veren ek bileşenler içerir.
Kapasitör bölücü problarla daha yüksek voltajlar bile ölçülebilir, ancak bu cihazların daha büyük fiziksel boyutları ve diğer mekanik özellikleri (örneğin, korona halkaları ) genellikle bunların elde tutulan problar olarak kullanılmasına engel olur.
Mevcut problar
Bir akım probu , ölçülen devrede bir akımla orantılı bir voltaj üretir; orantılılık sabiti bilindiği için, voltaja tepki veren aletler akımı gösterecek şekilde kalibre edilebilir. Akım probları hem ölçüm cihazları hem de osiloskoplar tarafından kullanılabilir.
Örnekleme direnci
Klasik akım probu, akım yoluna eklenen düşük değerli bir dirençtir (bir "örnekleme direnci" veya "akım şönt"). Akım, direnç üzerindeki voltaj düşüşü ölçülerek ve Ohm kanunu kullanılarak belirlenir . ( Wedlock & Roberge 1969 , s. 152.) Örnekleme direncinin, devrenin çalışmasını önemli ölçüde etkilemeyecek kadar küçük, ancak iyi bir okuma sağlayacak kadar büyük olması gerekir. Yöntem hem AC hem de DC ölçümleri için geçerlidir. Bu yöntemin bir dezavantajı, şantı yerleştirmek için devrenin kesilmesi gerekliliğidir. Diğer bir sorun, ortak mod voltajları mevcut olduğunda şönt boyunca voltajı ölçmektir; bir diferansiyel voltaj ölçümü gereklidir.
Alternatif akım probları
Transformatörler kullanılabildiğinden, alternatif akımların ölçülmesi nispeten kolaydır. Alternatif akımları ölçmek için genellikle bir akım trafosu kullanılır. Ölçülecek akım, birincil sargı (genellikle tek bir dönüş) yoluyla zorlanır ve ikincil sargıdan geçen akım, bir akım algılama direnci (veya "yük direnci") boyunca voltaj ölçülerek bulunur. İkincil sargı, mevcut ölçeği ayarlamak için bir yük direncine sahiptir. Bir transformatörün özellikleri birçok avantaj sunar. Akım trafosu ortak mod voltajlarını reddeder, bu nedenle topraklanmış bir sekonderde doğru tek uçlu voltaj ölçümü yapılabilir. Etkili bir seri direnç primer sargısının sekonder sargısı üzerindeki yük direnci ile ayarlanır ve transformatörün sarımlarının oranı , burada: .
Bazı akım transformatörlerinin çekirdeği bölünmüş ve menteşelidir; algılanacak telin etrafına açılır ve tutturulur, ardından kapatılır, bu da iletkenin bir ucunun serbest bırakılmasını ve göbeğin içinden geçirilmesini gereksiz kılar.
Diğer bir klipsli tasarım Rogowski bobinidir . Bir akımın etrafındaki çizgi integralini elektronik olarak değerlendirerek akımı ölçen manyetik olarak dengelenmiş bir bobindir.
Yüksek frekanslı, küçük sinyalli, pasif akım probları tipik olarak birkaç kilohertz ila 100 MHz arasında bir frekans aralığına sahiptir. Tektronix P6022, 935 Hz ila 200 MHz aralığına sahiptir. ( Tektronix 1983 , s. 435)
Doğru akım probları
Transformatörler, doğru akımları (DC) araştırmak için kullanılamaz .
Bazı DC prob tasarımları, DC'yi ölçmek için manyetik bir malzemenin doğrusal olmayan özelliklerini kullanır.
Diğer akım probları , proba uyması için devreyi kesmeye gerek kalmadan tel üzerinden geçen bir elektrik akımı tarafından üretilen bir telin etrafındaki manyetik alanı ölçmek için Hall etkisi sensörlerini kullanır . Hem voltmetreler hem de osiloskoplar için mevcutturlar. Mevcut probların çoğu bağımsızdır, pilden veya cihazdan güç çeker, ancak birkaçı harici bir amplifikatör ünitesinin kullanılmasını gerektirir. (Ayrıca bakınız: Pens ampermetre )
Hibrit AC / DC akım probları
Daha gelişmiş akım probları, bir Hall etkisi sensörünü bir akım trafosu ile birleştirir. Hall etkisi sensörü, sinyalin DC ve düşük frekans bileşenlerini ölçer ve akım trafosu, yüksek frekans bileşenlerini ölçer. Bu sinyaller, DC'den 50 MHz'in üzerine uzanan geniş bir bant sinyali elde etmek için amplifikatör devresinde birleştirilir. ( Wedlock & Roberge 1969 , s. 154) Tektronix A6302 akım probu ve AM503 amplifikatör kombinasyonu böyle bir sisteme bir örnektir. ( Tektronix 1983 , s. 375) ( Tektronix 1998 , s. 571)
Yakın alan probları
Yakın alan probları, bir elektromanyetik alanın ölçülmesine izin verir . DUT'tan gelen elektrik gürültüsünü ve diğer istenmeyen elektromanyetik radyasyonu ölçmek için yaygın olarak kullanılırlar , ancak devrelere fazla yükleme yapmadan DUT'un işleyişini gözetlemek için de kullanılabilirler .
Genellikle spektrum analizörlerine bağlanırlar .
Sıcaklık probları
Sıcaklık probları, yüzey sıcaklıklarının temaslı ölçümlerini yapmak için kullanılır. Sıcaklığa göre değişen bir voltaj üretmek için termistör , termokupl veya RTD gibi bir sıcaklık sensörü kullanırlar . Termistör ve RTD probları durumunda, sensör bir voltaj üretmek için elektriksel olarak uyarılmalıdır, oysa termokupl probları stimülasyon gerektirmez çünkü bir termokupl bağımsız olarak bir çıkış voltajı üretecektir.
Voltmetreler bazen sıcaklık problarını ölçmek için kullanılabilir, ancak bu görev genellikle probun sensörünü (gerekirse) uyaran, probun çıkış voltajını ölçen ve voltajı sıcaklık birimlerine dönüştüren özel aletlere verilir.
Demodülatör probları
Modüle edilmiş yüksek frekanslı bir sinyalin modüle edici dalga şeklini ölçmek veya görüntülemek için - örneğin, genlik modülasyonlu bir radyo sinyali - basit bir diyot demodülatör ile donatılmış bir prob kullanılabilir. Prob, modülasyonlu dalga formunu yüksek frekanslı taşıyıcı olmadan çıkaracaktır .
Ayrıca bakınız
- Bir plazmanın elektrik potansiyelini ve elektron sıcaklığını ve yoğunluğunu ölçmek için kullanılan Langmuir probu
Mantık probları
Dijital sinyalleri gözlemlemek için bir mantık probu kullanılır .
Referanslar
- Tektronix (1983), Tek Ürünler , Tektronix
- Tektronix (1998), Ölçüm Ürünleri Kataloğu 1998/1999 , Tektronix
- Williams, Jim (Ağustos 1991), High Speed Amplifier Techniques: A Designer's Companion for Wideband Circuitry (PDF) , Application Note, Linear Technology, AN-47
Dış bağlantılar
- ABCs of Probes Primer | Tektronix
- Osiloskop Probları ve Aksesuarları (PDF, 6.69 MB), Keysight'tan